de.wedoany.com-Bericht: Als die NASA Parker Solar Probe den heliosphärischen Stromblatt (heliospheric current sheet) in Sonnennähe durchquerte, entdeckte sie energiereiche Protonen, deren Energie weit über den Vorhersagen bestehender Modelle liegt. Unter der Leitung von Mihir Desai vom Southwest Research Institute und in Zusammenarbeit mit James Drake, Marc Swisdak und Zhiyu Yin vom Institute for Research in Electronics and Applied Physics der University of Maryland wurde bestätigt, dass die Verschmelzung magnetischer Inseln während des magnetischen Rekonnektionsprozesses der Beschleunigungsmechanismus ist. Die entsprechende Analyse wurde in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht. Die nachgewiesene Energie der Protonen liegt etwa tausendmal höher als die pro Teilchen verfügbare magnetische Energie, die von bestehenden Modellen vorhergesagt wird.
Der heliosphärische Stromblatt ist eine riesige, verzerrte Oberfläche im Sonnenwind, an der das Magnetfeld der Sonne seine Polarität umkehrt. Als Parker diesen Stromblatt in Sonnennähe durchquerte, tauchte die Sonde in die Korona ein, wobei der Stromblatt schmaler und strukturell komplexer war als im erdnahen Sonnenwind beobachtet. Im Nachlaufbereich stromabwärts des magnetischen Rekonnektionsereignisses brechen magnetische Feldlinien und verbinden sich wieder, wobei die freigesetzte Energie in das umgebende Plasma verteilt wird. Parker entdeckte eingefangene Protonen mit Energien von bis zu etwa 400 keV, die in den magnetischen Inselstrukturen eingeschlossen sind, die sich im Rekonnektionsnachlauf bilden. Der Prozess der Verschmelzung magnetischer Inseln – bei dem diese geschlossenen magnetischen Feldlinienringe interagieren und sich verbinden – scheint der Mechanismus zu sein, der die Protonen auf die beobachteten Energien beschleunigt.
Der tausendfache Unterschied zwischen den Modellvorhersagen und den Parker-Messungen bildet den Schlüssel zur Interpretation. Die magnetische Rekonnektion als Teilchenbeschleunigungsmechanismus ist kein neues Konzept; dieser Prozess trägt theoretisch in einer Reihe astrophysikalischer Umgebungen zur Beschleunigung geladener Teilchen bei. Was jedoch zuvor nicht vorhergesagt wurde, ist, dass die Energieerhöhung im sonnennahen Rekonnektionsnachlauf durch den Weg der magnetischen Inselverschmelzung dieses Niveau erreichen kann.
Bestehende Modelle für solare energiereiche Teilchen (solar energetic particles) führen die energiereichsten Ereignisse in der Regel auf großräumige Schocks zurück, wie etwa die von koronalen Massenauswürfen (coronal mass ejections) angetriebenen Schockfronten und die durch ko-rotierende Wechselwirkungsregionen (co-rotating interaction regions) gebildeten Schocks. Die Rekonnektion am Stromblatt wurde bestenfalls als sekundärer Beitrag zur Erzeugung von Teilchen mittlerer Energie angesehen. Die Parker-Messdaten zeigen, dass dieses Bild korrigiert werden muss: Die durch den magnetischen Inselverschmelzungsmechanismus erzeugten Protonenenergien sind ausreichend, um die Grenze zwischen Rekonnektion und Schockbeschleunigung in Frage zu stellen.
Die Entdeckung liefert auch neue Hinweise auf das Problem der koronalen Erwärmung. Die Korona kann Temperaturen von mehreren Millionen Grad Celsius erreichen, während die Photosphäre etwa 5500 °C beträgt. Die Energiequelle, die diesen Gradienten aufrechterhält, ist noch nicht vollständig geklärt. Wenn die Rekonnektion am Stromblatt Teilchen mit den von Parker gemessenen Energien erzeugt, dann deponiert sie auch Energie im umgebenden Plasma, möglicherweise mit einer höheren Rate als von Modellen angenommen. Die Energie, die durch die magnetische Inselverschmelzung in die Teilchenbeschleunigung fließt, muss aus dem Magnetfeld stammen; die Verfolgung kann weiter einschränken, in welchem Umfang die Rekonnektion zur gesamten koronalen Erwärmung beiträgt.
Die Parker Solar Probe hat bereits mehr als zwanzig sonnennahe Durchgänge absolviert. Die Durchquerungen des heliosphärischen Stromblatts, die die Daten für diese Studie lieferten, sind wiederholbar. Das Team kann bei weiteren Ereignissen nach magnetischen Inselmerkmalen suchen und prüfen, ob die beobachteten Teilchenenergien ein konsistentes Merkmal sind. Der Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (European Space Agency, ESA) liefert in etwas größerer Entfernung ergänzende Messungen. Ein Vergleich derselben Teilchenpopulation durch beide Raumsonden wird dazu beitragen, die Beiträge von Merkmalen in der Nähe der Quelle und von Veränderungen im mittleren Sonnenwind zu bestimmen.
Dieser Artikel wurde von Wedoany übersetzt und bearbeitet. Bei jeglicher Zitierung oder Nutzung durch künstliche Intelligenz (KI) ist die Quellenangabe „Wedoany“ zwingend vorgeschrieben. Sollten Urheberrechtsverletzungen oder andere Probleme vorliegen, bitten wir Sie, uns unverzüglich zu benachrichtigen. Wir werden den entsprechenden Inhalt umgehend anpassen oder löschen.
E-Mail: news@wedoany.com
